Na początek nowe akumulatory

Na początek nowe akumulatory

Jedna trzecia wszystkich nowych samochodów sprzedawanych w Chinach ma już wtyczkę, co oznacza, że ​​są to warianty wyłącznie elektryczne lub hybrydowe. Trend jest ostro rosnący. W Europie podejmuje się wszelkie wysiłki polityczne, aby wprowadzić na rynek samochody elektryczne; liczone są silniki spalinowe. Mimo że samochody elektryczne składają się ze znacznie mniejszej liczby części, istnieją pewne kluczowe cechy je różnicujące. Podczas gdy w przypadku silników spalinowych pytanie dotyczyło tego, czy będzie to olej napędowy czy benzyna, w przypadku pojazdów elektrycznych pytanie dotyczy technologii akumulatorów zastosowanej w kadłubie. Obecnie dominuje akumulator litowo-jonowy. Próbują jednak zaangażować się inne technologie, zwłaszcza akumulatory sodowo-jonowe i akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe. Jak to często bywa, obecnie nie ma jednej technologii akumulatorów, która potrafiłaby wszystko: wysoką gęstość energii, wysokie prądy ładowania, wysoką stabilność cyklu, ognioodporność, a wszystko to w najniższej cenie ze 100-procentowym współczynnikiem recyklingu i łatwo dostępnymi surowcami. Gdyby to wszystko połączyć w jedną technologię, e-mobilność nie miałaby już krytyków. Ale faktem jest: każda technologia akumulatorów ma swoje specyficzne zalety i wady. Należy je dokładnie rozważyć, aby móc wybrać najlepszą technologię dla danego zastosowania. Jednakże w przypadku samochodów elektrycznych istnieją sprzeczne cele: z jednej strony zasięg powinien być jak najdłuższy, ale samochód powinien być tani w zakupie dla mas. Od dzisiaj nie jest to możliwe! Jeśli jednak zmienisz cele w jedną lub drugą stronę, alternatywne technologie akumulatorów mogą już oferować ekscytujące korzyści.

Ogólna zasada jest następująca: im większy akumulator, tym większy zasięg. Ale także: im wyższa cena. Dlaczego akumulator litowo-jonowy ma obecnie tak dominującą pozycję? Pytamy badacza Marcusa Jahna, kierownika jednostki kompetencyjnej ds. technologii akumulatorów w Austriackim Instytucie Technologii (AIT) i prawdziwego eksperta w dziedzinie różnych technologii akumulatorów. „O technologii litowo-jonowej, z której obecnie korzystamy, wiemy już od początku lat 90. XX wieku. Jednak teraz udało nam się znacznie zwiększyć moc ogniw. Niemniej jednak z tego typu akumulatorami pracujemy już blisko fizycznych granic. Nie możemy już spodziewać się tutaj znaczących skoków”. Baterie litowo-jonowe mają pewne niezaprzeczalne zalety: oferują dużą gęstość mocy, mają solidną żywotność wynoszącą około 1000 cykli ładowania i są w miarę bezpieczne w budowie. Wadą: niskie temperatury nie są Twoim sprzymierzeńcem, recykling jest obecnie nadal bardzo kosztowny – ponieważ jest skomplikowany – a przede wszystkim wykorzystuje się rzadkie materiały, takie jak nikiel, mangan i kobalt. Nie wspominając o tym, że wydobycie litu powoduje duże zanieczyszczenie, a większość złóż jest znana w Ameryce Południowej i Australii, co również powoduje „zależność geopolityczną” – czego badacz Jahn nie opisuje.

Jeśli akumulator będzie tańszy, cały samochód elektryczny stanie się tańszy. Dlatego też prowadzone są intensywne badania nad alternatywami. Obecnie istnieją dwie technologie, które mogłyby – z pewnych perspektyw – konkurować z akumulatorami litowo-jonowymi: akumulator litowo-żelazowo-fosforanowy (w skrócie LFP) lub akumulatory sodowo-jonowe. Obydwa warianty mają określone zalety i wady. Ford już w niektórych modelach korzysta z akumulatora LFP, ponieważ według producenta zapewnia on przewagę cenową na poziomie około 15 procent. Dalsze zalety: Wysoka stabilność cyklu, mniejsza wrażliwość na temperaturę, nie wymaga rzadkich surowców i prawie w 100% nadaje się do recyklingu, należy jedynie pozbyć się elektrolitu. Oznacza to, że akumulatory LFP mogą sprawić, że uruchomienie samochodu elektrycznego będzie tańsze. Wada: gęstość energii jest niższa, dlatego potrzeba więcej ogniw dla tego samego zasięgu, co w przypadku akumulatora litowo-jonowego. To ponownie zwiększyłoby wagę - a także cenę. Jeśli jednak technologię tę zastosuje się w pojazdach, które nie muszą osiągać maksymalnego zasięgu, zapewnia ona wyraźną przewagę kosztową i środowiskową. Badacz Marcus Jahn szacuje różnicę w gęstości energii na około 20 procent. „Celem nie powinna być tutaj zamiana akumulatora litowo-jonowego w stosunku 1:1 na akumulator LFP, ale raczej technologia ta może stać się opłacalną alternatywą, jeśli będzie właściwie stosowana, jeśli odpowiednio zostanie wybrany jej cel” – mówi badacz.

Baterie sodowo-jonowe zyskują obecnie sławę w Chinach i cieszą się rosnącą popularnością. Badacz z AIT Marcus Jahn może również potwierdzić bardzo pozytywne właściwości ogniw: „Akumulator sodowo-jonowy był intensywnie badany przez około siedem lat. Technologia ta była pierwotnie przeznaczona do pracy stacjonarnej, ponieważ pozwala na atrakcyjne koszty w przeliczeniu na kilowatogodzinę. Inne zalety: sód jest łatwo dostępny na całym świecie, co zmniejsza koszty. Ponadto ogniwa można wytwarzać dokładnie w taki sam sposób, jak akumulatory litowo-jonowe, nawet na tych samych liniach produkcyjnych. Praktycznie tylko lit zastępuje się sodem”. Ale z jednej strony ogniwo to oprócz litu wymaga również rzadkich surowców i nie można go zintegrować z litem w tym samym procesie recyklingu. Ale punkt sporny jest inny: gęstość energii jest niższa, w ogniwie litowym brakuje około jednej czwartej tej energii. Oznacza: Przewaga cenowa jest ponownie kupowana kosztem asortymentu. Jednak badacz akumulatorów Marcus Jahn próbuje wyjaśnić, dlaczego ta technologia wciąż ma potencjał: „Nie możemy zapominać, że popyt na samochody elektryczne znacznie wzrośnie teraz i w przyszłości. Dlatego szybko potrzebujesz dużo akumulatorów, a nie każdy użytkownik samochodu elektrycznego potrzebuje zasięgu 700 kilometrów. W tym przypadku akumulator sodowo-jonowy może być dobrym kompromisem między zasięgiem, dostępnością i ceną”. Na koniec wywiadu zapytaliśmy badacza, jakiego typu baterii będziemy używać w perspektywie średnioterminowej, czyli w ciągu najbliższych pięciu lat. Odpowiedź: „Do tego czasu dominować będzie typ litowo-jonowy”. Jednak to, co będzie dalej, jest nadal kwestią otwartą, biorąc pod uwagę obecny stan badań.

Litowo-jonowy

+ wysoka gęstość energii

+ solidna stabilność cyklu

+ szeroko zbadane

- drogi

– produkcja zasobochłonna

– kompleksowy recykling

Fosforan litowo-żelazowy

+ taniej

+ bardzo wysoka stabilność cyklu

+ mniej wrażliwy na temperaturę

– mniejsza gęstość energii

Jony sodu

+ Sód jest obfity i łatwo dostępny

+ dlatego taniej

+ Może być produkowany na liniach produkcyjnych litowo-jonowych

– mniejsza gęstość energii

– aż po lit, którego produkcja wymaga podobnie dużych zasobów

– kompleksowy recykling